环形计数器(约翰逊环形计数器)

环形计数器是用移位寄存器构造的时序逻辑电路。同样的数据根据时钟脉冲在计数器中循环。

环计数器是两种类型

1)普通环计数器

2)约翰逊计数器

4位环形计数器

环形计数器是触发器的级联连接，其中最后一个触发器的输出连接到第一触发器的输入。如果任何阶段的输出为1，则在环形计数器中，则其提醒为0.环计数器在整个电路中传输相同的输出。

这意味着如果第一触发器的输出为1，则将其转移到下一阶段I. .2ND触发器。通过将输出转移到下一阶段，第一触发器的输出变为0.并且该过程继续环形计数器的所有阶段。如果我们在环形计数器中使用n触发器，则为每一个时钟周期循环“1”。

环形计数器的电路图如下所示。

在这里，我们使用D触发器设计振铃计数器。这是MOD 4环计数器，其具有串联连接的4 D触发器。时钟信号被施加到每个触发器的时钟输入，同时将复位脉冲施加到所有触发器的CLR输入。

环形计数器的操作

最初，环计数器中的所有触发器通过应用清除信号重置为0。在应用时钟脉冲之前，我们将预设脉冲应用于触发器，触发器将值为1'分配给环形计数器电路。对于每个时钟信号，数据在环形计数器的所有4个触发器级之间循环。

该4个阶段环形计数器称为MOD 4环计数器或4位环形计数器。要在铃声计数器中正确循环数据，我们必须使用0或全部1的所需值加载计数器。

环形计数器中数据的循环

我们知道环形计数器类似于串联的移位寄存器。上图显示了在串行移位寄存器中并行的四个触发器阶段，数据输入为D0, D1, D2和D3。

下面解释环形计数器中的数据循环。通过传递复位信号，触发器最初处于复位状态。当预置加到环计数器上时，电路的输入为1。

该输入连接到系列中的第一触发器，使得触发器QA设置为1，并且剩余触发器的所有其他输出将低。

如果我们把触发器' A '的数据输入设为低，那么我们得到的数据脉冲就是0 10 0。然后对于第二个时钟信号，第一个触发器的输出会再次改变，然后' B '的输出会变高。这意味着数据脉冲0 0 1发生了。

以这种方式，作为时钟信号和第一触发器的输入变化，另一个触发器的输出变化。由于载入的最后一个触发器的输出连接到第一触发器的输入，数据序列旋转或在环形计数器中循环。

戒指柜台的真值表

下面解释4位环形计数器的真相表。

当CLEAR input CLR = 0时，所有触发器设置为1。当CLEAR输入CLR = 1时，环计数器开始工作。对于一个时钟信号，计数器开始工作。在下一个时钟信号时，计数器再次重置为0000。环形计数器有4个序列:0001、0010、0100、1000、000。

环形计数器计时示意图

Ring计数器的时序图将说明时钟信号改变计数器每一级的输出，因此CLK信号将帮助数据从一个触发器循环到另一个触发器。当4位环形计数器(4级或4个触发器)在一个时钟信号内循环预置数字时，每个触发器的输出频率为主时钟频率的¼。

环形计数器

4位环形计数器的状态图如图所示。表示对于一个时钟信号，预设数字(本例中预设数字为1)的位置从LSB改变为MSB。

优势

• 可以使用D和JK触发器实现。这是一个自解码电路。

缺点

• 15个州中只有4个被利用。

约翰逊柜台

约翰逊柜台是对戒指计数器的修改。在此，最后阶段触发器的反相输出连接到第一触发器的输入。如果我们使用N触发器来设计Johnson计数器，它被称为2N位Johnson计数器或Mod 2N Johnson Counter。

这是约翰逊计数器的一个优势，它只需要一半的人字拖的环形计数器使用，以设计相同的Mod。

4位环形计数器和Johnson计数器之间的主要区别在于，在Ring计数器中，我们将最后一触发器的输出直接连接到第一触发器的输入。但在约翰逊计数器，我们将最后一级的反转输出连接到第一阶段输入。

约翰逊计数器也被称为扭曲环计数器，具有反馈。在约翰逊计数器中，第一个触发器的输入与最后一个触发器的反向输出相连接。

Johnson计数器或开关轨道圈计数器的设计使其克服了环形计数器的局限性。主要是它减少了设计电路所需的触发器数量。

与环形计数器类似，约翰逊计数器中的时钟信号同时连接到每个触发器的时钟输入端。

约翰逊柜台的运作

用D触发器设计的约翰逊计数器如下图所示。它有四个级，即四个触发器串联或级联。初始零/空输入约翰逊计数器，施加时钟信号后，输出依次为“1000”、“1100”、“1110”、“1111”、“0111”、“0011”、“0001”、“0000”，下一个时钟信号重复输出。

Johnson计数器通过通过四个0然后四个1产生特殊的模式，从而通过计入4，从而产生特殊的模式。

约翰逊柜台的真值表

下面解释4位环形计数器的真相表。

状态图显示了对于每个时钟脉冲，数据如何从一个触发器传输到另一个触发器。4级约翰逊环计数器被用作分频器，通过改变它们的反馈连接。因此，它们也可以用作分频电路。

约翰逊计数器计时示意图

约翰逊计数器的时序图将解释时钟信号改变计数器的每个阶段的输出，使得CLK信号将帮助数据从一个触发器传送到另一个触发器。

当CLR = 0时，除了大​​多数FF的数据输入之外，所有输出和触发器的输入都预设为0（清除），其中设置为1。

当CLR = 1时，约翰逊计数器开始运行。在每个时钟边缘，最后一触发器（1）的输出左转到第三个触发器。由于第一触发器连接到串行输入等I.1，第三触发器的输入为1。

下一个循环QA = 0，所以0在后半循环以环的形式旋转。Johnson计数器有8个序列:0001、0011、0111、1111、1110、1100、1000和0000。

约翰逊柜台的优势是，它具有比环柜更高的输出。

约翰逊计数器的缺点是，15个州中只有8个被使用。

环形柜台的应用

• 环计数器用于将数据计数在连续循环中。
• 它们也被用来检测一组信息中的各种数字值或各种模式，通过与&或逻辑门连接到环形计数器电路。
• 2级，3级和4级环计数器用于分频器电路，分别除以3，分别除以3并分开4个电路。
• 采用三级约翰逊计数器作为三相方波发生器，产生1200相移。
• 5级JOHNSON计数器电路通常用作同步十年（BCD）计数器，也用作分频器电路。
• 2阶段约翰逊计数器也称为“正交振荡器”，用于产生4个级别的单个输出，其与彼此有900个相位。该正交发生器用于产生4相位信号信号。